Диалоги (июль 2003 г.) - Александр Гордон

Невозможно предположить синхронный скачок миллиардов частиц, да ещё без разрушения связывающей их структуры. Частица должна умереть и родиться с противоположным направлением движения. Такие теории есть. В квантовой электродинамике, например, предполагается, что античастица по отношению к частице – это как раз объект, который движется в обратную сторону по времени. Это та же частица, но родившаяся с обратным направлением движения. Проверить это очень трудно. Это объекты, коротко живущие. Но в любом случае, мы-то их воспринимаем как объекты, живущие в нашем направлении времени и просто обладающие некоторыми зеркальными свойствами.

А.Г. Давайте себе представим, что мы не спутник запустили на «чёрную дыру», а, скажем, космическую станцию, где есть наблюдатель. Где есть кто-то, для кого существует субъективное представление о времени и кто может делать мгновенные выводы из наблюдаемого. Поскольку в момент падения время для него замедляется, что он наблюдает вне пределов той системы координат, в которую он в данный момент погружён? То есть, грубо говоря, что для него происходит со Вселенной?

А.К. Во-первых, он видит очень сильное синее смещение из иллюминатора своего корабля. Он видит, что Вселенная для него становится вначале синей, потом фиолетовой, потом рентгеновской. То есть, глазами он её уже не видит. Он может видеть её только в рентгеновский телескоп. И частота процессов, происходящих в той части Вселенной, которая не падает на «чёрную дыру», для него стремится к бесконечности. То есть, в принципе, при неограниченном приближении к «чёрной дыре» можно получить как угодно высокий по частоте спектр звёзд, допустим, наблюдаемых. Это первое, что он видит. Ну, а второе, это, конечно, кривизна пространства. Здесь мнения современных физиков расходятся, потому что не совсем понятно, как квантовая механика согласуется с теорией относительности. Это вопрос – релятивистской квантовой механики пока нет.

Релятивистская теория – макроскопическая, она вообще создана для больших тел. В сущности, общая теория относительности создана для космических расстояний. А квантовая механика создана для наблюдения очень нестабильных микроскопических объектов, и даже математически там очень существенная разница. Разного типа операторы используются для моделирования измерения. Так это проявляется даже на уровне математики. А фактически, вопрос вот в чём заключается.

Когда наблюдатель попадает под мощное гравитационное поле, неважно, чёрная дыра или не чёрная дыра, он попадает в зону высокого гравитационного поля, и там происходит очень сильное искажение пространственно-временных масштабов. О времени мы сейчас поговорили, а меняются ещё и пространственные масштабы. И пространственные расстояния меняются, а, скажем, радиусы взаимодействия частиц при этом не меняются. По крайней мере, квантовая механика не даёт никаких прогнозов, как изменятся радиусы взаимодействия частиц. При тех деформациях, которые следует ожидать, в сильных гравитационных полях, в сущности, обычные поля – электрические, электромагнитные, слабые или сильные взаимодействия, – они просто должны разорваться. Эти деформации должны отодвинуть частицы на такие расстояния, что они перестанут взаимодействовать. И те кванты, с помощью которых они взаимодействовали, просто не будут долетать. Они, вылетев из одной частицы, уже не будут попадать в другую частицу. Это поле их отклонит, они улетят куда-то.

Поэтому здесь, конечно, всё не так просто. Этот наблюдатель, которого мы нарисовали, он идеализирован, конечно. Мы проигнорировали его химическую природу, мы поместили его в мир, где, вообще говоря, может быть, просто не будут происходить те физические взаимодействия, которые нужны для его функционирования. Достаточно сказать, что простые частицы, которые падают в зону сильной гравитации, очень сильно излучают. Там возникает эффект типа черенковского свечения, и это очень сильное излучение, которого нет в обычном для нас мире. При этом, излучение и его кванты существуют во всех системах координат. Поэтому там явно идёт какая-то другая жизнь, какой-то другой мир, который мы сегодня толком, в общем-то, описывать не умеем. То есть отдельно существует квантовая механика, для малых расстояний и, я бы сказал, для огромных установок, которые изучают очень маленькие объекты. И наоборот, существует релятивистская теория, которая описывает крохотную, пренебрежимо малую установку в гигантском космосе. И у них совершенно разные законы у этих механик. Единой механики, объединяющей и то и другое, не существует.

Ну, например, оператора времени в квантовой механике нет вообще, потому что все измерения в квантовой механике осуществляются путём повторения. Чтобы измерить какой-то объект, его надо предъявить много раз и взять среднюю характеристику. Момент времени мы не можем предъявить много раз. Поэтому оператор времени не является квантово-механическим, и время в квантовую механику вводится из макроскопических теорий. Есть классические модификации квантовой механики под Ньютона, Галилея. А есть релятивистские модификации. Но, в любом случае, внутри квантовой механики время существует как внешний параметр, который получен извне. Можно даже как-то, на семантическом уровне, сказать тут какие-то слова, что это время тех самых макроскопических установок. Гигантские установки: ускорители, реакторы – это массивные тела, и время квантовых процессов – это время этих установок. Можно так сказать.

Но это будут слова, это будет философия, натурфилософия, а математического аппарата, который связывал бы такое внешнее время с внутренним временем квантовой механики, не существует. Это – одна из проблем. Вообще, в квантовой механике очень тяжело с понятием системы координат, поскольку не совсем понятна система отсчёта, с чем связать в квантовой механике наблюдателя. Система отсчёта берётся из микроскопических тел, потому что там есть какая-то определённость. Можно указать начало отсчёта, скорость движения, там есть все эти необходимые параметры. А квантовая механика не располагает теми телами, на которые можно было бы посадить наблюдателя. И такая трудность есть.

А.Г. Возвращаясь к релятивистской теории. Стрела времени, находящаяся в полёте, определяет траекторию этого полёта раз и навсегда, неизменно. То есть, грубо говоря, будущее столь же реально, сколь и прошлое, оно уже существует и оно неизменно. Так ли это в релятивистской теории?

А.Л. Дело даже не в том, релятивистская у нас теория или нет. Действительно, существует точка зрения на мир как на некое статическое образование. Мир, в котором и прошлое, и настоящее, и будущее уже существуют одновременно. Именно эту картину нам даёт четырехмерный мир Минковского. И то, что мы называем временем, – это иллюзия. Иллюзия в том смысле, что время возникает вместе с лучом сознания. Когда луч сознания высвечивает ту или другую точку нашей мировой линии, затем высвечивает следующую и следующую, вот тогда возникает время. А весь мир, тем не менее, статичен. Вот это и называется статической концепцией времени. А течение времени – это свойство сознания, скользящего по миру. Но статическая концепция – всего-навсего один из подходов. Есть противоположная – динамическая концепция, согласно которой существует только настоящее, прошлого уже нет, будущего ещё нет. И природа времени кроется в процессе, который называется становлением – возникновением настоящего из будущего и уходом настоящего в прошлое.

Наряду с такими двумя концепциями можно назвать ещё несколько подходов ко времени. В частности, это упоминавшаяся уже субстанциональная трактовка, когда время есть некая сущность, возможно, существующая в мире, но пока недоступная нашим экспериментальным технологиям. И недоступная, может быть, потому, что пока нашей цивилизацией не набрана необходимая для регистрации субстанций «сумма технологий». Не так давно, около 100 лет назад авторитетные учёные спорили, есть ли на самом деле атомы, позже спорили, существуют ли гены. Может быть, настанут дни, когда не нужно будет спорить о реальности генерирующих субстанциональных потоков, поскольку мы научимся предъявлять их в убедительных экспериментах. В противовес субстанциональной концепции, существует концепция реляционная, которая не предоставляет времени самостоятельного бытийного статуса, не связывает время с какими-то гипотетическими потоками или гипотетическими субстанциями, а выводит время из свойств реальной материи и известных частиц. Этими частицами могут быть и нуклоны, могут быть и планеты, и звёзды, и галактики.

Реляционная концепция говорит о том, что реальные объекты изменяются, и эти изменения следует описывать с помощью отношений между самими объектами. Эти отношения чаще всего связаны с механическим движением или каким-то обобщённым движением, описывающим изменения. В реляционных гипотезах время не имеет своего «текущего» референта в природе. Время оказывается конструктом в нашем описании наблюдаемых движений для привычных объектов. Таким образом, реляционная концепция также позволяет моделировать понятие времени. Наши коллеги, Владимир Владимирович Аристов, Юрий Сергеевич Владимиров, строят конструкции времени, которые они относят к области реляционных, а не субстанциональных. Сам я думаю, что реляционный и субстанциональный подходы скорее дополняют друг друга, чем противопоставлены друг другу. Потому что, как нет реляции без субстанции, как нет отношений без объектов, так нет и объектов без отношений между ними, в частности, без движений и без изменений.